KR100528892B1

KR100528892B1 - 진공환경에서 사용하는 발수 및 발유처리용 담체

Info

Publication number: KR100528892B1
Application number: KR20030058223A
Authority: KR
Inventors: 신도현
Original assignee: 신도현
Priority date: 2003-08-22
Filing date: 2003-08-22
Publication date: 2005-11-15
Also published as: KR20050020345A

Abstract

본 발명은 직경이 0.003∼0.1mm인 유리섬유, 철, 구리, 스테인리스로 이루어진 군에서 선택된 금속의 선재를 80∼1100 kg/㎠으로 가압하여 성형한 후, 250∼700℃로 열처리하여 얻어진 모오스 경도가 1∼4이고, 공극율이 5∼48%, 바람직하기로는 5∼30%인 진공환경에서 사용하는 발수 및 발유처리용 담체에 관한 것이다.

Description

진공환경에서 사용하는 발수 및 발유처리용 담체 {VEHICLE FOR CARRYING REPELLENT AGENT FOR COATING TREATMENT UNDER VACUUM STATE}

본 발명은 진공중에서 기화시키기 위한 유기계 피막 형성물질을 함침 고화시키기 위한 다공성 담체에 관한 것으로, 특히 무기물계 증착 피막을 형성시키기 위하여 진공 증착 장치내에 피처리 물품을 무기물계 증착물질로 진공 증착한 후, 다시 유기 보호피막을 형성하기 위한 공정에서 사용되는 유기 물질을 함침, 고화시키기 위한 담체에 관한 것이다.

최근, 렌즈 등의 피처리물의 표면에 침지, 증착 등에 의해 형성된 무기 박막 상에 유기계 피막을 형성하여 발수성, 발유성, 방진성 등의 기능을 부여하는 표면처리법이 널리 행하여지고 있다.

현재 이러한 유기계 피막형성방법으로서는 유기계 물질을 용제에 희석하고, 이 용액을 침지하던가, 스프레이 등으로 피막을 형성하는 방법은 쉽게 벗겨지거나, 또는 얼룩이 져서 이미 시장에서 실패하였고, 유기계 피막형성 물질을 저압(통상 진공환경이라 한다)에서 가스화하고, 진공조내에서 무기 코팅막에 유기계 피막을 형성하는 방법이 널리 사용되고 있다(참조: 일본국 특허 제 2858440호, 동제 2561395호, 일본국 특개평 6-340966호 등). 이들 특허에서는 유기계 피막형성 물질을 다공성 세라믹 또는 금속 분말의 다공성 소결체에 함침, 고화시킨 후, 진공조내에서 가열 증발시켜 진공조내에서 피처리물의 무기 코팅막상에 유기계 피막을 형성하고 있다.

세라믹을 사용하던 담체는 충격에 의한 파괴 및 상호마찰에 의한 분진의 발생이 있다. 담체의 특성상 내부에 기공을 함유해야 하므로 밀도가 높을 수록 분진의 발생량은 적어지지만 공극율을 확보하기 위해서는 경도가 떨어지게 되고, 작업공정 중 또는 이송 중에 발생하는 진동 때문에 분진의 발생은 막을 수가 없다. 또한 보관 또는 운송과정에서도 같은 이유로 분진의 발생이 있다.

이와 같은 세라믹이나 금속 분말의 다공성 소결체는 고온에서 소성시켜야 하기 때문에 비용이 많이 들고, 또한 공극의 크기 및 공극율을 일정하게 제어하는 것이 어렵기 때문에 함침되는 유기계 피막 형성물질이 일정하지 않아 피처리물에의 피막을 균일하게 유지하기 어렵고, 또한, 진공조내에서 가열방법으로 불순물의 혼입을 방지하기 위하여 일반적으로 전자총 가열을 사용하는데, 저출력의 빔에서는 세라믹이 가열되지 않고, 고출력 빔에서는 세라믹의 일부가 유기계 피막형성물질과 동시에 무기 코팅막에 증착하여 유기막 및 무기 코팅막에 악영향을 미치는 문제점이 있으며, 금속 분말의 다공성 소결체는 그의 공극의 크기나 공극율로 인한 균일성을 얻을 수 없기 때문에 이를 극복하기 위하여 유기계 피막형성물질을 과잉으로 함침시키면 표면이 절연성의 유기계 피막형성물질로 피복되기 때문에 전술한 세라믹과 동일한 문제점이 발생된다.

더욱이, 상기 세라믹이나 금속 분말 소결체에 유기계 피막형성물질을 과잉으로 함침시키는 경우, 이 유기계 피막형성물질이 진공조에 들어가지 전에 공기와 산화반응을 일으킬 우려가 많기 때문에 바람직하지 못하다.

한편, 일본국 특개평 6-340966호에는 섬유상의 전도성 물질의 괴를 이용하는 방법이 개시되어 있으며, 상세히는 금속제 0.01∼1mm의 철, 스테인레스, 알루미늄, 동 또는 카본과 같은 섬유상 전도성 물질을 원통형의 알루미늄 등의 틀에 넣고 가압하여 평판상으로 하여 틀과 일체형으로 제조하는 것이다. 이러한 원통형의 틀에 섬유상의 전도성 물질을 넣어 가압하여 제조한 펠렛은 종래의 방법에 비해 전자총 가열에 있어서 처리조건을 제어하기 용이한 장점이 있으나, 섬유상 펠렛이 틀 내에 부착되어 있어 이를 착탈하는 것이 불가능하여 한번 사용한 펠렛을 재사용하기 곤란하며, 진공조 증착에서 틀 없이 펠렛만을 사용하는 경우, 예를 들면 전자총을 사용하지 않고, 저항 가열을 이용하는 경우 등에는 사용하기 불편하고, 또한, 섬유상 전도성 물질을 가압하여 제조한 펠렛이 너무 성글어서 이를 유기계 피막형성물질 용액에 함침하는 경우 지나치게 다량으로 포함하게 되고, 또한 펠렛에 유기계 피막형성물질을 함침시킨 후, 이 경우 유기계 피막형성물질이 공기중의 산소와 반응성이 있는 경우, 이를 사용하는 것은 목적하는 효과를 갖는 피막을 형성하기 어렵게 된다.

본 발명은 저항 가열법이나 전자 빔 가열법 등 가열법에 관계없이 사용할 수 있으며, 유기계 피막형성물질 용액을 균일하게 피막시킬 수 있도록 공극의 크기가 거의 일정하고, 공극율이 일정하며, 분진이 발생하지 않고, 외부 환경에 영향을 받지 않으며, 담체 자체가 장기간 보관하여도 산화를 일으키지 않으며, 사용후 간단한 세정, 건조 공정 처리후에 재사용할 수 있는 발수 및 발유처리용 담체를 제공하는 것으로 목적으로 한다.

본 발명자들은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 예의 연구한 바, 직경이 0.003∼0.1mm인 유리섬유, 철, 구리, 스테인레스 등의 금속 선재를 성형 몰드에 넣고, 80∼1100 kg/㎠으로 가압하여 성형한 후, 250∼700℃로 열처리하여 모오스 경도 1∼4를 나타내며, 공극율이 5∼30%인 담체를 제조하여 사용한 결과, 전술한 종래의 담체의 문제를 해결할 수 있음을 발견하고, 본 발명을 완성하게 되었다.

이하, 본 발명의 담체를 상세히 설명한다.

담체의 재료로서는 직경 0.003∼0.1mm인 유리섬유, 또는 철, 구리, 스테인리스 등의 금속 및 비금속의 선재를 사용한다. 선재의 직경이 0.003mm 이하의 선재를 사용하는 경우, 선재 자체의 안정성이 없고, 또한 후술하는 상한치 성형압에 가깝게 되면, 공극이 지나치게 작아 유기계 피막형성물질이 충분히 함침되기 어려워 바람직하지 못하다. 반면, 선재의 직경이 0.1mm이상인 경우는 큰 성형압에서 선재의 원래 형태가 남을 정도로 공극이 지나치게 크게 되어 유기계 피막형성물질이 피착물에 증착되는 양 이상으로 지나치게 많이 함침되어 불리하며, 또한 진공조내에서 증착 처리 조건을 제어하기에 용이하지 않다.

상기 원재료를 성형 몰드에 넣고 80∼1100 kg/㎠으로 가압하여 성형한 후, 250∼700℃로 열처리한다. 성형 몰드는 필요에 따라, 각종 형태, 예컨대, 원주형, 6면체, 5면체 등으로 할 수 있다. 성형압은 원재료의 종류에 따라 다르나, 내부의 공극율이 낮을 경우에는 같은 소재라고 해도 고압성형이 필요하며, 공극율이 높을 경우에는 상대적으로 낮은 성형압으로 성형이 가능하다. 또한, 최종 제품인 담체의 공극의 크기, 공극율, 경도 등을 고려하여 적의 선택하여야 하나, 상기 범위의 압력으로 성형시키고, 진공로 또는 환원로에서 250∼700℃에서 6시간 내지 72시간 열처리하면 모오스 경도가 1∼4 정도로 되고, 공극율은 선재의 종류에 따라 5∼48%로 된다. 이 공극율은 담체에 함침되어 사용되는 유기물질의 종류 및 코팅의 조건에 따라 48%인 경우도 사용 가능하나, 바람직하기로는 5∼30% 정도이다.

이와 같이 하여 제조된 담체에 유기계 피막형성물질 용액에 넣어 담체 공극에 유기계 피막형성물질을 내재시킨 후, 건조하여 진공조 증착의 사용에 제공된다. 이 담체는 그 자체를 그대로 사용할 수 도 있으며, 또한 보트에 담체를 넣어 사용할 수 있다. 피막형성물질이 함침된 담체는 그의 공극에 공기나 이물질이 침입하는 것을 방지하기 위해 알루미늄 봉지 등에 넣어 밀봉하여 보관하는 것이 바람직하다.

[실시예]

이하, 실시예를 들어 본 발명을 구체적으로 설명한다.

실시예 1

스틸 와이어 (직경: 0.08mm, 은풍산업 제조)를 직경 10mm, 높이 7mm의 원통형 금형에 넣고, 750kg/㎠의 압력으로 가압하여 성형하였다. 이를 650℃의 환원로에서 650℃에서 48시간 열처리하여 본 발명의 담체를 얻었다. 이 담체의 경도 및 공극율을 측정한 바, 모오스 경도가 3.2이었고, 공극율은 13%이었다.

실시예 2

상기 실시예 1에서 하기 표 1에 나타난 바와 같이 성형압을 변경하여 스테인리스, 구리, 유리섬유 및 철의 선재를 사용한 이외는 동일하게 수행하였다. 그 결과를 하기 표 1에 함께 나타낸다.

	스테인리스	구리	유리섬유	철	공극율
성형압(kg/㎠)	80	50	15	68	48%
모오스 경도	1.2	1.2	0.8	1.1	48%
성형압(kg/㎠)	1040	840	700	900	5%
모오스 경도	3.85	3.8	3.2	3.6	5%

상기 실시예에 나타난 바와 같이, 성형압은 선재의 종류에 따라 다르나, 약 80∼1100 kg/㎠ 정도로 성형하는 것이 바람직한 모오스 경도를 갖는 담체를 얻을 수 있다.

시험예 1. 본 발명의 담체와 공지의 세라믹 담체 사이의 특성비교

상기 실시예 1의 담체(이하, 본 발명 담체라 함)와 공지의 세라믹 담체(일본국 특허 제 2858440호 기재 제품, 이하 "세라믹 담체"라 함)와 구리용기에 스틸 와이어를 넣어 성형한 담체(일본국 특개소 6-340966호, 이하, "구리담체"라 약칭함)를 사용하여 하기 사항을 시험하였다.

1) 분진발생

진동기(30 rpm/분)에 넣고 5분간 진동시킨 후, 분진 발생을 조사했다. 그 결과를 하기 표 2에 나타낸다.

담체종류	진동전	진동후
세라믹 담체	손에 묻는 것이 없음	하얗게 묻어남
본 발명 담체	손에 묻는 것이 없음	손에 묻는 것이 없음

2) 항상성의 향상

항상성은 어떤 환경조건에서도 동일한 역할이 유지되는 특성을 말한다 주변의 환경조건에 영향을 받지 않고 그 특성을 유지하는 것을 말한다.

렌즈 소재에 코팅되는 불소계 실란(싱에츠 제)를 코팅기(진공도: 2.0×10^-5.내부온도: 65℃)에 넣고, 에너지원으로는 보트를 사용하고, 120A의 전류를 인가하여 코팅한 후, 코팅막 두께를 측정기(Maxtech TM-350)로 측정하고, 그 결과는 하기 표 2에 나타냈다.

	건조한 상태(RH 40%미만)	습한 상태(RH 70%이상)
세라믹 담체	750Å	664Å
구리담체	746Å	659Å
본 발명 담체	754Å	745Å

상기 표 3에 나타난 바와 같이, 본 발명 담체를 이용한 경우에는 건조 상태나 습한 상태에서 거의 일정하게 코팅되나, 구리 담체나 세라믹 담체에서는 습한 상태에서는 건조 상태에 비해 코팅막의 두께가 현저히 저하함을 확인할 수 있다. 이 결과로부터 본 발명의 담체를 사용하는 경우, 주변 환경의 영향을 받지 않는 것을 나타낸다.

본 발명의 진공환경에서 사용하는 발수 및 발유처리용 담체는 종래의 세라믹 담체나 용기에 전도성 선재를 성형하여 제조한 일체형 담체에 비해, 분진 발생이 없고, 기존에 사용하던 담체의 불리함을 해결함으로서 생산성 및 제품의 질을 향상시키는데 크게 기여할 것이다

Claims

직경이 0.003∼0.1mm인 유리섬유, 철, 구리, 스테인리스로 이루어진 군에서 선택된 금속 및 비금속의 선재를 80∼1100 kg/㎠으로 가압하여 성형한 후, 250∼700℃로 열처리하여 얻어진 모오스 경도가 1∼4이고, 공극율이 5∼48%인 진공환경에서 사용하는 발수 및 발유처리용 담체.
제 1항에 있어서, 공극율이 5∼30%인 진공환경에서 사용하는 발수 및 발유처리용 담체.